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1、電化學(xué)基礎(chǔ)一、選擇題 (本題包括 16 小題,每題 3 分,共 48 分;每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。 )1 中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng), 下面中國(guó)國(guó)寶級(jí)文物的表面不會(huì)因電化學(xué)腐蝕被氧化的是()解析: 秦朝銅馬車(chē)、春秋越王劍、商代司母戍鼎都是由銅合金鑄成,除了銅外,它們中還含有不如銅活潑的金屬,在空氣中能形成原電池,銅作負(fù)極被腐蝕,故A 、 B 、 D 不符合題意;唐三彩是陶瓷制品,不是合金,故不會(huì)形成原電池,故C 符合題意。答案: C2下列有關(guān)電化學(xué)的描述不正確的是()A.廢舊電池不能隨意丟棄,應(yīng)回收B 氫氧燃料電池中,負(fù)極上的電極反應(yīng)式一定是H 2 2e =2HC.電解飽和食鹽水時(shí),陰極上有氫氣
2、生成D 析氫腐蝕發(fā)生在酸性介質(zhì)中解析: 某些廢舊電池中含有重金屬, 隨意丟棄會(huì)污染環(huán)境, 應(yīng)回收集中處理, A 項(xiàng)正確;氫氧燃料電池中,若電解質(zhì)溶液為堿性溶液,則負(fù)極上的電極反應(yīng)式為H2 2e 2OH =2H2O, B項(xiàng)錯(cuò)誤;電解飽和食鹽水時(shí),陰極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,C項(xiàng)正確;析氫腐蝕發(fā)生時(shí),陰極反應(yīng)式為 2H+ +2e-=H2f , D項(xiàng)正確。答案: B()3如圖裝置為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的銅鋅原電池,下列關(guān)于其說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.裝置甲中電子流動(dòng)方向?yàn)閆n-電流表-CuB 裝置乙比裝置甲提供的電流更穩(wěn)定C,裝置乙的鹽橋中k+移向Zn極,C移向Cu極D 若裝置己中用鐵絲替代鹽橋,反應(yīng)原理發(fā)生改變解
3、析: 裝置甲是原電池, Zn 為負(fù)極, Cu 為正極,電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極,則電子流動(dòng)方向?yàn)閆n f電流表fCu , A項(xiàng)正確;裝置乙中含有鹽橋,使其中產(chǎn)生的電流更穩(wěn)定,B 項(xiàng)正確;裝置乙中, Zn 極上發(fā)生反應(yīng): Zn2e=Zn2 , Cu 極上發(fā)生反應(yīng):Cu2 2e=Cu,則為保持溶液的電中性,鹽橋中 C向Zn極移動(dòng),K+向Cu極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;若裝置乙中用鐵絲替代鹽橋, 右側(cè)燒杯中能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而形成原電池, 則左側(cè)燒杯中形成電解池,故反應(yīng)原理發(fā)生改變, D 項(xiàng)正確。答案: C4關(guān)于下列各裝置圖的敘述中,不正確的是()A.用裝置精煉銅,則 a極為粗銅,電解質(zhì)溶液為 CuSO
4、4溶液B.用裝置進(jìn)行電鍍,鍍件接在b極上C.裝置的總反應(yīng):Cu + 2Fe3 =Cu2 + 2Fe2D 裝置中的鐵釘幾乎沒(méi)有被腐蝕解析: 裝置 為電解池,根據(jù)電流方向可知, a 為陽(yáng)極小為陰極,精煉銅時(shí), a 極為粗銅,發(fā)生氧化反應(yīng)“極為精銅,發(fā)生還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液為CuSO4 溶液,故A 正確;用裝置 進(jìn)行電鍍,鍍層金屬接在陽(yáng)極a 板上,鍍件接在陰極b 極上,故 B 正確;裝置 是原電池裝置,F(xiàn)e作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),F(xiàn)e3+在正極Cu的表面發(fā)生還原反應(yīng),因此總反應(yīng)是 Fe 2Fe3 =3Fe2 ,故C 錯(cuò)誤;濃硫酸具有暖水性,在干燥的環(huán)境中鐵難以被腐蝕,因此裝置 中的鐵釘幾乎沒(méi)有被腐蝕,
5、故D 正確。答案: C5化學(xué)科技工作者對(duì)含有碳雜質(zhì)的金屬鋁腐蝕與溶液酸堿性的關(guān)系進(jìn)行了研究,25 時(shí)得出溶液pH 對(duì)鋁的腐蝕的影響如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.常溫下,金屬鋁在濃硫酸中的腐蝕速率大于在鹽酸中的腐蝕速率B.金屬鋁在pH =8.5的Na2CO3溶液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕而析出氧氣C.電解法不能使金屬鋁表面生成致密的氧化膜D.金屬鋁在中性環(huán)境中不易被腐蝕解析:常溫下,Al在濃硫酸中發(fā)生鈍化,A項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬鋁在堿性條件下發(fā)生吸氧腐蝕,不會(huì)產(chǎn)生O2,會(huì)消耗O2, B項(xiàng)錯(cuò)誤;AI作陽(yáng)極,稀硫酸作電解液,電解時(shí)可形成 Al 2O3 保護(hù)膜:2Al 6e+ 3H2O=Al2O3+6H+, C項(xiàng)錯(cuò)
6、誤;根據(jù)圖示可知,25 C, pH=7時(shí),腐蝕度為0,故金屬鋁在中性環(huán)境中不易被腐蝕,D項(xiàng)正確。答案:D6.全鋰電池以惰性材料作電極,在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的總反應(yīng)為VO2+(藍(lán)色)+ H2O+ V3 + (紫色)NO2(黃色)+ V2+(綠色)+ 2H +下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)電池放電時(shí), VO2被氧化B.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為 VO2 + 2H + e =VO2 + H2OC.充電時(shí),陽(yáng)極附近溶液由綠色逐漸變?yōu)樽仙獶.放電過(guò)程中,正極附近溶液的pH變大解析:當(dāng)電池放電時(shí),VO2fVO2 + , V元素的化合價(jià)由+ 5變?yōu)?4, VO寸產(chǎn)被還原。故A錯(cuò)誤;放電時(shí),負(fù)極失電子,負(fù)極反應(yīng)式為V2+
7、e-=V3+,故B錯(cuò)誤;充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),VO2+-VO 2,陽(yáng)極附近溶液由藍(lán)色逐新變?yōu)辄S色,故C錯(cuò)誤;放電過(guò)程中,正極反應(yīng)式為 VO寸+ 2H+e=VO2+H2O,正極附近溶液的 pH變大,故D正確。答案: D7鋰空氣電池是一種新型的二次電池,其放電時(shí)的工作原理如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 ()A 正極區(qū)產(chǎn)生的 LiOH 可回收利用B 電池中的有機(jī)電解液可以用稀鹽酸代替C.該電池放電時(shí),正極的反應(yīng)式為O2 + 4H+4e =2H2OD 該電池充電時(shí),陰極發(fā)生氧化反應(yīng):Li e =Li解析: 金屬 Li 在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li , Li 向正極移動(dòng),與正極區(qū)生成的 OH 結(jié)合形成 L
8、iOH ,從分離出的 LiOH 中可以回收Li 而循環(huán)使用,故正極區(qū)產(chǎn)生的 LiOH 可回收利用,A正確;Li能與鹽酸反應(yīng)生成 H2,故電池中的有機(jī)電解液不能用稀鹽酸代替,B錯(cuò)誤;該電池放電時(shí), O2在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH,電極反應(yīng)式為 O2+2H2O4e=4OH, C 錯(cuò)誤;該電池充電時(shí),陰極上Li 得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i e =Li , D 錯(cuò)誤。答案: A8濃差電池是指電池內(nèi)物質(zhì)變化僅是由一種物質(zhì)由高濃度向低濃度擴(kuò)散而引發(fā)的一類(lèi)電池。銀和硝酸銀溶液可構(gòu)成如圖所示的濃差電池。下列說(shuō)法正確的是()A NO3 由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移B. a極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng) C b
9、 極的電極反應(yīng)式為Ag e =AgD 膜右側(cè)溶液濃度最終會(huì)大于膜左側(cè)解析: 左側(cè) AgNO 3溶液濃度高,右側(cè) AgNO 3溶液濃度低,該電池工作時(shí),NO3 由陰離子交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移,Ag +在a極上得電子,發(fā)生還原反應(yīng)生成Ag單質(zhì):Ag + + e=Ag,則b極上Ag失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)生成Ag +,電極反應(yīng)式為 Ag - e =Ag + ,即b 極為負(fù)極, a 極為正極,膜右側(cè)溶液濃度最終不會(huì)大于膜左側(cè)。綜上可知, A、 B 、 D 項(xiàng)錯(cuò) 誤, C 項(xiàng)正確。答案: C9空間實(shí)驗(yàn)室“天官一號(hào)”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC) , RFC 是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合
10、的電池。如圖為 RFC 的工作原理示意圖,下列說(shuō)法正確的是 ()A. c電極為燃料電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.電解裝置和燃料電池裝置的隔膜均為陰離子交換膜C. d電極的電極反應(yīng)式為 H2 + 2OH -2e =2H2OD.電路中轉(zhuǎn)移 0.4 mol電子時(shí),b電極上產(chǎn)生2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。2解析:該裝置的左側(cè)為電解裝置,右側(cè)為燃料電池裝置。由電解裝置的電源正、負(fù)極可知,a電極為陰極,電解生成的氣體 X為H2, b電極為陽(yáng)極,電解生成的氣體 丫為02。O2 通入M中,故c電極上通入的是氧化劑,在原電池中發(fā)生還原反應(yīng),則 c電極為正極,A 項(xiàng)錯(cuò)誤;由右側(cè)裝黃的 “酸性電解質(zhì)溶液”可知,c電極
11、的電極反應(yīng)式為 O2+4H + + 4e =2H2O, d電極的電極反應(yīng)式為 H2 2e =2H +,故H +由N通過(guò)隔膜遷移到 M ,則隔膜 為質(zhì)子交換膜或陽(yáng)離子交換膜, B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;b電極為陽(yáng)極,陽(yáng)極上生成02,生成1 mol 02, 轉(zhuǎn)移4 mol電子,故當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移 0.4 mol電子時(shí),b電極上產(chǎn)生0.1 mol O2,即2.24 L(標(biāo)準(zhǔn) 狀況下)02, D項(xiàng)正確。答案:D10 . CNaMO2電池是科學(xué)家正在研發(fā)的鈉離子電池,據(jù)悉該電池可以將傳統(tǒng)鋰電池的 一、.放電續(xù)航能力提升 7倍。該電池的電池反應(yīng)式為NaM02+nC 充電 Nai-xMO2+NaxCn,下列有關(guān)該電池的說(shuō)法
12、正確的是 ()A 電池放電時(shí),溶液中 Na 向負(fù)極移動(dòng)B 該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為NaMO 2 xe =Na1 xMO 2 xNaC.消耗相同質(zhì)量金屬時(shí),用鋰作負(fù)極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比用鈉時(shí)少D 電池充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式為nC xNa xe =NaxCn解析: 電池放電時(shí),溶液中Na 向正極移動(dòng),A 項(xiàng)錯(cuò)誤;該電池負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為 NaMO2xe=Na1xMO2 xNa, B 項(xiàng)正確;由于Li 、 Na 形成化合物時(shí)均失去1 個(gè)電子, Li 、 Na 相對(duì)原子質(zhì)量分別是7.23,故消耗相同質(zhì)量金屬時(shí),用鋰作負(fù)極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量比用鈉時(shí)多, C 項(xiàng)錯(cuò)誤;電池充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧
13、化反應(yīng),電極反應(yīng)式為NaxCn xe =nC xNa , D 項(xiàng)錯(cuò)誤。答案: B11 .如圖所示,a、b是多孔石墨電極,某同學(xué)按圖示裝置進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):斷開(kāi) K2,閉 合Ki 一段時(shí)間,觀察到兩支玻璃管內(nèi)都有氣泡將電極包圍;此時(shí)斷開(kāi)Ki,閉合K2,觀察到電流計(jì) A 的指針有偏轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法不正確的是()A.斷開(kāi)K2,閉合Ki 一段時(shí)間,溶液的 pH變大B.斷開(kāi)Ki,閉合K2時(shí),b極上的電極反應(yīng)式為 2H+2e =h2TC.斷開(kāi)K2,閉合Ki時(shí),a極上的電極反應(yīng)式為 4OH -4e =O2? + 2H2OD.斷開(kāi)Ki,閉合K2時(shí),OH向b極移動(dòng)解析:當(dāng)斷開(kāi)K2,閉合Ki時(shí)為電解池,此時(shí)根據(jù)電源判斷a
14、極為陽(yáng)極,b極為陰極,相當(dāng)于電解水,故 A項(xiàng)正確;a極的電極反應(yīng)式為 4OH -4e =O2 T +2H2O,故C項(xiàng)正 確;當(dāng)斷開(kāi) Ki,閉合 K2時(shí),該裝置為原電池, a極為正極,電極反應(yīng)式為 O2+4e+ 2H2O=4OH , b極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為 2H2+4OH 4e=4H2O,故 D項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案: Bi2 H3PO2 可用電滲析法制備?!八氖译姖B析法”的工作原理如圖所示( 陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò)) ,下列說(shuō)法正確的是()A.產(chǎn)品室中的氫離子擴(kuò)散到陽(yáng)極室中B 陰極室中的鈉離子擴(kuò)散到原料室中C.產(chǎn)品室中的氫氧根離子擴(kuò)散到原料室中D 原料室中的H2PO2 擴(kuò)散到
15、產(chǎn)品室中解析:陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 2Ho-4e =O2? +4H+,陰極的電極反應(yīng)式為 2H2O+2e-=H2T +2OH 。陽(yáng)極室中的氫離子擴(kuò)散到產(chǎn)品室中,原料室中的鈉離子擴(kuò)散到陰極室中。根據(jù)電荷守恒關(guān)系可知,原料室中的H2PO2 擴(kuò)散到產(chǎn)品室中。答案: D13 .氨硼烷(NH 3 BH 3)作為一種非常有前景的儲(chǔ)氫材料,近年來(lái)日益受到人們的重視。氨硼烷電池可在常溫下工作,裝置如圖所示,該電池的總反應(yīng)為NH3BH3 +3H2O2=NH4BO2+4H2O。下列說(shuō)法正確的是 ()A.右側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B 電池工作時(shí), H 通過(guò)質(zhì)子交換膜向左側(cè)移動(dòng)C.正極的電極反應(yīng)式為H2O2+2e =2OH
16、D 每消耗31 g 氨硼烷,理論上轉(zhuǎn)移 6 mol 電子解析:根據(jù)總反應(yīng) NH3 BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O可知,H2O2在右側(cè)電極上發(fā)生還原反應(yīng),NH3BH3在左側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng),則左側(cè)電極為電池負(fù)極,右側(cè)電極為電池正極,正極反應(yīng)式為H2O2 + 2H + + 2e =2H2O,故電池工作時(shí),H+通過(guò)質(zhì)子交換膜向右側(cè)移動(dòng),A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)總反應(yīng)知,每消耗 31 g氨硼烷,則消耗3 mol H 2O2,結(jié)合 正極反應(yīng)式可知,理論上轉(zhuǎn)移 6 mol 電子, D 項(xiàng)正確。答案: D14將 0.2 mol AgNO 3、 0.4 mol Cu(NO 3)2、 0.6 mol
17、 KCl 溶于水,配成100 mL 溶液,用惰性電極電解一段時(shí)間后,某一電極上析出了 0.3 mol Cu ,此時(shí)在另一電極上產(chǎn)生的氣體體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下 )為()A 7.84 LB 6.72 L C 5.6 L D 4.48 L解析:混合后Ag +先與C作用形成AgCl沉淀(此時(shí)溶液中還剩 Cl 0.4 mol),當(dāng)有0.3 mol Cu生成時(shí),電路中共轉(zhuǎn)移 0.6 mol e ,此時(shí)陽(yáng)極上先生成 0.2 mol Cl 2,然后是OH一放 電生成 0.05 mol O 2,即陽(yáng)極共生成0.25 mol 氣體,其在標(biāo)況下的體積為 5.6 L 。答案: C15一種處理SO2 的流程如圖所示,下列說(shuō)
18、法不正確的是()A 該流程中原電池的負(fù)極反應(yīng)是SO2 2H2O 2e =SO42 4HB 該流程的優(yōu)點(diǎn)是Br2 可循環(huán)利用,同時(shí)得到清潔燃料C.電解槽陰極附近 pH變大D.該流程說(shuō)明反應(yīng)SO2+2H2O=H2SO4+H2可自發(fā)進(jìn)行解析: 在原電池負(fù)極上,還原性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng), A 正確;根據(jù)流程可知有H2 生成,電解生成的Br2參與原電池反應(yīng),B正確;電解槽陰極反應(yīng)式為2H+ + 2e-=H2f ,酸性減弱, pH 增大, C 正確;原電池反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的,電解池反應(yīng)不一定是自發(fā)進(jìn)行的,反應(yīng)SO2 2H2O=H2SO4 H2 不能直接沒(méi)計(jì)成原電池,反應(yīng)不可自發(fā)進(jìn)行,D 錯(cuò)誤。答案: D1
19、6我國(guó)預(yù)計(jì)在2020 年前后建成自己的載人空間站。為了實(shí)現(xiàn)空間站的零排放,循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供。2,我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種裝置(如圖),實(shí)現(xiàn)了 “太陽(yáng)能-電能-化學(xué)能”轉(zhuǎn)化,總反應(yīng)方程式為2CO2=2CO+O2。關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是()A 圖中 N 型半導(dǎo)體為正極, P 型半導(dǎo)體為負(fù)極B 圖中離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C.反應(yīng)完畢,該裝置中電解質(zhì)溶液的堿性增強(qiáng)D 人體呼出的氣體參與X 電極的反應(yīng):CO2 2e H2O=CO 2OH解析: 題圖中左邊為原電池,由原電池中陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,可以判斷N 型半導(dǎo)體為負(fù)極, P 型半導(dǎo)體為正極, A 錯(cuò)誤。 電極 X 接原電池
20、的負(fù)極, 為電解池的陰極,則電極Y為陽(yáng)極,OH 在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為4OH- 4e-=2H2O+O2f ;CO2在陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2CO2+4e+ 2H2O=2CO + 4OH一,可以看出OH在陽(yáng)極消耗,在陰極生成,故離子交換膜為陰離子交換膜。 B 錯(cuò)誤。電解過(guò)程中 OH 的數(shù)目基本不變,故電解質(zhì)溶液的堿性不變,C錯(cuò)誤。CO2在X電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng),D 正確。答案: D二、非選擇題 (本題包括 5 小題,共 52 分)17 (10分)電解原理在化學(xué)中有廣泛應(yīng)用。如圖所示電解池裝置中裝有電解液a, X 、 Y 是兩塊電極板,通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與直流電源相連。請(qǐng)回答下列問(wèn)題
21、:(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液,則電解池中 X 電極附近的現(xiàn)象是 , X 電極的電極反應(yīng)式NaCl 溶液的離子方程式是(2)若要在鐵上鍍銀,電解液選用硝酸銀溶液,則 X 電極材料是 ,電極反應(yīng)式是。(3)若 Y 電極為銅鋅合金, X 電極為純銅,且電解質(zhì)溶液中含有足量的Cu2 ,通電一段時(shí)間后,假設(shè)陽(yáng)極恰好完全溶解,此時(shí)陰極質(zhì)量增加7.68 g ,溶液質(zhì)量增加0.03 g ,則合金中 Cu 、 Zn 的物質(zhì)的量之比為 。解析:(1)若X、丫都是一情性電極,a是飽和NaCl溶液,H +在X電極上放電生成氫氣,同時(shí) X 電極附近有OH
22、生成,導(dǎo)致溶液呈堿性,無(wú)色酚酞試液遇堿變紅色,X 電極的電極反應(yīng)式為2H+ + 2e-=H2f ;電解飽和NaCl溶液的離子方程式是 2C+ 2H2。2OH通電丫為Ag ,陰極X為+ H2f +Cl2f。(2)若要在鐵上鍍銀,電解液選用硝酸銀溶液,則陽(yáng)極Fe, X電極的電極反應(yīng)式為 Ag+ + e-=Ag。(3)Y電極(陽(yáng)極)為銅鋅合金,X電極(陰極)為純銅,且電解質(zhì)溶液中含有足量的Cu2+,則Cu2+在陰疲上發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為銅,陰極增加的銅的物質(zhì)的量為 7.68 gnO.IZmol,由于金屬活動(dòng)性:Zn>Cu,故陽(yáng)極上Zn先氧化 64 g mol 1溶解,Cu后氧化溶解,當(dāng)陽(yáng)極恰好完
23、全溶解時(shí),溶液增加的質(zhì)量為合金中鋅和銅的質(zhì)量差,即0.03 g。設(shè)合金中鋅的物質(zhì)的量為x mol,則:Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu淅65 g96 g 1 g65x g0.03 g651. 一 一 ,一 ,解得x=0.03o設(shè)合金中銅的物質(zhì)的量為y mol,由得失電子守恒可知,0.0365x 0.03molX2 + y mol x 2= 0.12 molX2,解得y = 0.09。則合金中 Cu、Zn的物質(zhì)的量之比為 0.09 mol : 0.03 mol = 3 : 1。答案:(1)產(chǎn)生氣泡,溶液變紅色2H+ + 2e=h2 T2Cl + 2H2O=2OH +H2 T + C12
24、 T(2)Fe Ag + e =Ag(3)3:118. (10分)充電寶基本都由聚合物鋰電池作為儲(chǔ)電單元,它本身就是一個(gè)鋰電池聚合物的存電裝置,通過(guò)IC芯片進(jìn)行電壓的調(diào)控,再通過(guò)連接電源線(xiàn)充電或儲(chǔ)電,然后可以將貯 存的電量釋放出來(lái)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:放電(1)某品牌充電寶屬于鋰鋰氧化物凝膠電池,其電池總反應(yīng)為V2O5+xLi充電LixV2O5,下列說(shuō)法正確的是 (填序號(hào))。A .該充電寶充電時(shí),鋰電極與外電源的負(fù)極相連B.該充電寶的凝膠介質(zhì)也可用KOH溶液代替C.該充電寶充電時(shí),陰極反應(yīng)式為L(zhǎng)i xV2O5xe =V2O5+xLi +D.若該充電寶放電時(shí)轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,則消耗鋰1.4x
25、g放電(2)另一品牌充電寶工作原理如圖所示,該電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i 1-xMnO2+LixC6充電LiMnO 2+ C6(Li xC6表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料)。K與N相接時(shí),Li +由(填“A”或" B”,下同)極區(qū)遷移到 極區(qū)。 K 與 M 相接時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)為 K 與 N 相接時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)為 。解析: (1)A 項(xiàng),放電時(shí),鋰電極是負(fù)極,鋰被氧化,充電時(shí)鋰電極連接外電源的負(fù)極作陰極,化合態(tài)鋰被還原為鋰單質(zhì),正確。 B 項(xiàng),由于單質(zhì)鋰能與水反應(yīng),故該電池不能使用水溶液作電解液,錯(cuò)誤。 C 項(xiàng),充電時(shí)陰極上發(fā)生的是還原反應(yīng),其電極反應(yīng)為xLi xe =xLi ,錯(cuò)誤
26、。D 項(xiàng),放電反應(yīng)中 Li 轉(zhuǎn)化為 Li ,化合價(jià)從 0 上升至1,故消耗1 mol金屬Li,轉(zhuǎn)移1 mol電子,則每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,理論上消耗0.2 mol(1.4 g)金屬Li,錯(cuò)誤。(2)K與N相接時(shí),充電寶給平板電腦充電,充電寶為原電池,由電源正、負(fù)極可知,A為屯池正極,B為電池負(fù)極,負(fù)極上 LixC6失電子被氧化為 Li+ , Li +向正極移動(dòng),Li+應(yīng)由B 極區(qū)遷移到 A 極區(qū)。 K 與 M 相接時(shí), 外接電源給充電寶充電, 此時(shí) A 極為陽(yáng)極, LiMnO 2失電子,其電極反應(yīng)為L(zhǎng)iMnO 2- xe =Li 1 xMnO2 + xLi + oK與N相接時(shí),Li xC6
27、在負(fù)極上失去電子生成 Li +和C6,其電極反應(yīng)為 Li xC6 - xe =C6 + xLi + o答案: (1)A(2) B A LiMnO 2 xe =Li 1 xMnO 2 xLi Li xC6 xe =C6 xLi 19. (10 分)為探究金屬的腐蝕情況,某同學(xué)取一張用飽和NaCl 溶液浸濕的石蕊試紙,平鋪在一塊金屬板上,按如圖所示的方法連接電路。(1)若試紙為紅色石蕊試紙,金屬板為一鋅片, B 處為一靈敏電流計(jì),接通電路,將鉛筆芯(主要成分為石墨)放置在試紙上一段時(shí)間,發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),則鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應(yīng)式為 , 此時(shí)鉛筆芯作 極, 鉛筆芯與試紙接觸處顏色 (填
28、序號(hào) ) 。a.變白b.變藍(lán)c.不變 d.無(wú)法確定(2)若金屬板為一鉗片,B處為一直流電源,接通電源后,當(dāng)試紙為紅色石蕊試紙,用鉛筆在試紙上寫(xiě)字,若出現(xiàn)藍(lán)色字跡,則鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應(yīng)式為 ; 當(dāng)試紙為藍(lán)色石蕊試紙, 將鉛筆芯放置在試紙上一段時(shí)間后, 若接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓,內(nèi)圈為白色,外圈呈淺紅色, 則鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應(yīng)式為 。(3)上述(1)中的變化在本質(zhì)上與鋼鐵的 腐蝕類(lèi)似,若將(1)中的鋅換成鐵,寫(xiě)出其總反應(yīng)方程式: 。解析: (1)該裝置為原電池,鋅為負(fù)極,鉛筆芯為正極,正極上發(fā)生的是吸氧腐蝕型反應(yīng),正極區(qū)溶液呈堿性,故試紙變藍(lán)色。 (2) 當(dāng) B 為直流電源時(shí)
29、,整套裝置相當(dāng)于電解池。 出現(xiàn)藍(lán)色字跡表明鉛筆為陰極,陰極上發(fā)生H2O 得電子的反應(yīng); 當(dāng)出現(xiàn)雙色同心圓時(shí),表明有氯氣生成,鉛筆芯為陽(yáng)極,C放電生成C12。(3)鐵在中性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕,生成的Fe2+會(huì)與正極上生成的OH-結(jié)合生成Fe(OH)2。答案:(1)O22H2O4e=4OH正 b(2)2H 2O + 2e =2OH + H2 T2cl 2e =Cl2f(3)吸氧 2Fe+ O2+ 2Ho=2Fe(OH)220. (10分)以甲醇為燃料的新型電池,其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池, 目前得到廣泛的研究,如圖甲是目前研究較多的一類(lèi)固體氧化物燃料電池的工作原理示意 圖。請(qǐng)回答
30、下列問(wèn)題:(1)B極上的電極反應(yīng)式為(2)若用該燃料電池作電源,用石墨作電極電解硫酸銅溶液,當(dāng)陽(yáng)極收集到11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí),消耗甲醇的質(zhì)量為 g,要使溶液復(fù)原,可向電解后的溶液中加入的 物質(zhì)有。(3)目前已開(kāi)發(fā)出用電解法制取ClO 2的新工藝。如圖乙所示,用石墨作電極,在一定條件下電廨飽和食鹽水制取C1O2。若用上述甲醇燃料電池進(jìn)行電解,則電解池的電極 a連接甲醇燃料電池的 (填“A”或" B”) 極,寫(xiě)出陽(yáng)極上產(chǎn)生 ClO 2的電極反應(yīng)式:電解一段時(shí)間,當(dāng)陰極上產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),停止電解,則通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為 mol。解析
31、:(1)甲醇在B電極上失去電子轉(zhuǎn)化為 CO2與H2O,其中O2一參與電極反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3OH + 3O2 6e-=CO2+2H2O°(2)陽(yáng)極上收集的氣體是 。2,當(dāng)其體積為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),電路中轉(zhuǎn)移的電子為 2 mol,結(jié)合甲醇放電的電極反應(yīng)式易求出需要消耗1的甲醇為2 mol X 6X32 g mol 1=10.67 g;由于電解 CuSO4溶寢時(shí)有H+生成,且有Cu、O2脫離溶液體系,故可加入 CuO或CuCO,使溶液復(fù)原。(3)由圖中Na+的移動(dòng)方向知a電極是陽(yáng)極,它應(yīng)連接電源的正極(A極),電池工作時(shí)CL失去電子轉(zhuǎn)化為 C1O2,相應(yīng)的電極反應(yīng)式為 2H
32、 20 + Cl 5e =ClO 2 T + 4H + ;陰極反應(yīng)式為 2H2。+ 2e =H2 f + 20H,陰極上生成0.005 mol氫氣時(shí),產(chǎn)生0.01 mol OH ,由電中性原理知通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子應(yīng)該為 0.01 mol。答案:(1)CH 30H + 3O2 6e =C02 + 2H2010.67 CuO 或 CuC03(3) A 2H20+Cl 5e =ClO2f + 4H + 0.0121. (12分)在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以黃銅礦礦為原料,制取硫酸銅及金屬銅的工藝如下所示:I .將黃銅礦精礦(主要受成分CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。n .采用如下裝置進(jìn)行電化學(xué)浸出實(shí)驗(yàn)。將精選黃銅礦粉加入電解槽陽(yáng)極區(qū),勻速攪拌,使礦粉溶解。 在陰極區(qū)通入氧氣, 并加入少量催化劑。出.一段時(shí)間后,抽取陰極區(qū)溶液,向其中加入有機(jī)萃取劑(RH)發(fā)生反應(yīng):2RH(有機(jī)相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有機(jī)相)+2H+(水相)分離出有機(jī)相,向其中加入一定濃
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